春天里滿樹紅霞的紅葉桃,原來藏著驚人的生存秘密。中國農業科學院鄭州果樹研究所的科學家們最近揭開了這個謎題:紅葉桃雖然擁有令人驚艷的葉片顏色,卻要付出更容易生病的代價,而這一切都源于一場“基因搬家”。
紅葉桃。中國農科院鄭果所供圖
這一發現為紅葉桃分子育種提供了全新理論依據,為培育兼具觀賞價值和抗病性的新型桃樹品種提供了關鍵靶點。該研究發表在《New Phytologist》。
研究團隊通過整合群體遺傳學、BSA混池測序和lncRNA測序等技術,發現紅葉桃中6號染色體與8號染色體間的易位現象。通俗來講,就是紅葉桃的6號和8號染色體發生了位置互換,這就像兩本書的章節被撕碎后錯誤地裝訂在一起。更關鍵的是,8號染色體上一個名叫PpRPP13的“免疫開關”(啟動子片段),被錯誤地插入了6號染色體PpMYB114基因的反方向區域。
3種不同基因型桃葉片的葉片顏色表型和抗/感病表型。中國農科院鄭果所供圖
這個基因錯誤導致了雙重效應:一是激活了“美顏基因”:錯誤插入的片段意外激活了PpMYB114基因,促使葉片大量合成紅色素——花青素,成就了紅葉桃的獨特景觀價值;但與此同時,關閉了“免疫基因”:同一時間,原本負責抵抗白粉病的PpRPP13基因卻因此沉默,就像被按下了關機鍵。
專家解釋,葉片獲得絢麗色彩卻失去抗性,本質上是因為植物在資源分配上做出了權衡:將更多的能量和資源用于合成色素,導致防御能力下降。這種現象反映了植物在適應環境過程中的復雜策略,也為我們理解植物的進化和生態功能提供了重要線索。
鄭果所助理研究員孫世航和博士研究生孟君仁為論文第一作者,該所研究員曾文芳為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、河南省科技攻關項目、中國農業科學院科技創新工程、鄭州果樹研究所基本科研業務費等項目資助。